1. 介紹
有位客戶要求我們解決超聲波停車?yán)走_(dá)設(shè)備的輻射干擾問題。該設(shè)備在530 kHz -2 MHz頻率范圍內(nèi)未通過CISPR 25 4類窄帶輻射噪聲測試。 該設(shè)備由一個帶蜂鳴器的控制器和兩個雷達(dá)模塊組成。 接線包括控制器的電源電纜和控制器與兩個雷達(dá)模塊之間的通信/電源電纜。
測得的傳導(dǎo)發(fā)射頻譜在530 kHz至約1.1 MHz的范圍內(nèi)超過了CISPR 25 4類的限制。 此外，客戶提供了信息，即在模塊電纜斷開的情況下測試也失敗了。
方法
觀察頻譜可得出第一個線索。 給定設(shè)備發(fā)射超出限制的低頻范圍，頻率點指向相對低頻的數(shù)字信號。 相對較寬的噪聲，不存在不連續(xù)的頻譜線表明來自微控制器本身或控制器與雷達(dá)模塊之間的串行接口的發(fā)射。
正如客戶所提到的，該設(shè)備在斷開與模塊的電纜連接的情況下也發(fā)生了故障，最初的懷疑來自于微控制器
3. 測試設(shè)置和測量
EMC近場探頭和TEM單元與頻譜分析儀結(jié)合使用，是識別輻射問題來源的基本工具。
由于H和E場探頭在kHz范圍內(nèi)的靈敏度不是很高，因此使用Tekbox TBTC3 TEM單元立即進(jìn)行測試。 涉及的頻譜分析儀是Siglent SSA3021X。
就低成本頻譜分析儀的本底而言，測量CISPR25 4級或5級輻射或傳導(dǎo)噪聲的挑戰(zhàn)是標(biāo)準(zhǔn)的相對較低限制。
對于開放式TEM單元，附近開關(guān)電源和AM廣播信號的環(huán)境噪聲可能會阻礙kHz和低MHz范圍內(nèi)低電平的測量。
打開頻譜分析儀并進(jìn)行以下設(shè)置：
跨度530 kHz – 2 MHz; 帶寬9 kHz; 衰減器0 dB; 前置放大器打開； 平均電壓、正峰值檢測器顯示
使用此設(shè)置顯示的本底噪聲約為-20dBµV，這對于此類頻譜分析儀而言令人印象深刻。 但是，需要考慮的是，感興趣的頻率范圍充滿了可能被拾取的AM廣播信號。
盡管存在AM廣播信號中的一些峰值，但在測得的頻譜中可見的“峰值"與屏蔽暗室內(nèi)的測量圖很好地相關(guān)。 與在屏蔽暗室中測得的幅度相比，在TEM單元中測得的幅度大約低20 dBµV。
接下來，電纜被拆除，因為根據(jù)客戶的說法，電纜拆除也失敗了。為簡單起見，電纜保持物理連接，但相對于TEM單元隔片移動到一側(cè)。
出人意料的是，移動電纜可大大降低DUT的輻射干擾：
“移走"電纜可以降低大約11 dBµV的幅度的輻射噪聲。 經(jīng)與客戶核實，實際上并沒有拔掉電纜，而是斷開了兩個雷達(dá)傳感器的連接。 這也解釋了為什么頻譜“ hills"的相對幅度與TEM單元測量相比有所不同。 電纜直接在微波暗室中設(shè)置，而在TEM單元中則是盤繞的。
3. 結(jié)論
拔下電纜可大大降低DUT的輻射噪聲。盡管客戶卸下了雷達(dá)模塊，但他仍未通過測試。實際上，即使沒有模塊，控制器也將持續(xù)嘗試通過串行電纜進(jìn)行通信，而不會發(fā)生超時。因此，很可能是控制器和雷達(dá)模塊之間的串行通信接口是罪魁禍?zhǔn)住榱私鉀Q該問題，有必要對接口進(jìn)行一些過濾。
由于鐵氧體在低頻下不是很有效，因此決定增加與電纜串聯(lián)的電阻器。這似乎是一種特別實用的方法，因為PCB上已經(jīng)組裝了0歐姆串聯(lián)電阻。用1K代替0 Ohm串聯(lián)電阻可將輻射噪聲電平降低約12 dBµV。但是，事實證明，串行接口在電源電壓范圍內(nèi)不再可靠地工作。最后，還需要在晶體管化的串行接口電路中調(diào)整一些其他電阻，以解決輻射問題并將串行接口的性能保持在規(guī)格范圍內(nèi)。經(jīng)過一些修改和測量，結(jié)果如下所示：
3. 分析
由Siglent頻譜分析儀SSA 3021X和Tekbox TEM單元組成的裝置已成功用于測量和減少輻射發(fā)射問題。輻射信號的頻譜相對較寬，沒有尖銳的峰值。盡管幅度很低，并且廣播電臺的環(huán)境頻譜范圍很廣，但設(shè)置仍能很好地進(jìn)行。
TEM單元內(nèi)部DUT的放置可提供非常可重復(fù)的結(jié)果，而無需在每次修改后準(zhǔn)確地重新放置DUT。 EMC探針是精確定位/識別PCB上放射源的理想之選，而TEM單元的優(yōu)勢在于，它能夠準(zhǔn)確地測量修改后的輻射信號幅度的改善，以達(dá)到法規(guī)要求。測量由幾個單獨的設(shè)備和互連電纜組成的產(chǎn)品的*排放也是非常實用的。
測試測量只需要很小的空間。為了找到一個既滿足EMC又滿足功能要求的理想解決方案，改進(jìn)停車?yán)走_(dá)需要進(jìn)行多次迭代。如果在每次迭代之后都必須在微波暗室中進(jìn)行重新測量，則成本很可能已經(jīng)超過了購買頻譜分析儀和TEM單元的成本。
